建筑物遭受龙卷风袭击的概率很小,对于一般的工民用建筑进行抗龙卷设计是不经济且不合理的;然而,航站楼、高铁站、核电站等重要建筑以及生命线工程,一般位于郊区,地表空旷,一旦遭受龙卷风侵袭,将会造成严重的生命财产损失,因此在龙卷风活跃地区,正确且合理地考虑龙卷风荷载对建筑结构的影响,掌握建筑物在龙卷风作用下的薄弱部位,有助于降低在龙卷风风灾中引发的风损与风毁。利用北京交通大学龙卷风模拟器生成龙卷风,对矩形平屋盖建筑开展龙卷风下的测压实验,基于试验结果详细地分析不同参数对龙卷风风场特性以及风荷载特性的影响情况。主要研究工作如下:(1)利用北京交通大学龙卷风模拟器生成5种涡流比工况下的龙卷风气流,采用三维脉动风速测试仪,测量龙卷风风场中切向速度、径向速度、竖向速度以及气压降的径向剖面和竖向剖面,得到龙卷风风速及气压降的空间分布特性。结果表明,切向风速在龙卷风速度场中的幅值最大,龙卷风的最大切向风速及涡核半径随涡流比的增加而增大;龙卷风风场内的气压小于标准大气压,幅值随着径向距离的增加而减小。北京交通大学龙卷风模拟器可以有效地模拟真实的龙卷风气流,试验结果与理论模型及实测数据吻合或基本吻合。(2)在静止龙卷风作用下,利用压力扫描阀系统对矩形平屋盖建筑刚性模型进行测压实验。通过设置5种导流板角度、14个龙卷风与模型间的相对距离以及13个模型方向角,全面地分析了不同静止工况下建筑物表面风压及风力系数的分布特性。结果表明,建筑结构外表面的风压是由气压降以及龙卷风气流与建筑模型间的空气动力作用两部分耦合形成的,在涡核中心附近,气压降对模型风压及风力系数的分布起主导作用,涡核半径位置,切向风速为决定性因素。(3)在移动龙卷风作用下对矩形平屋盖建筑刚性模型进行测压实验。通过设置3种涡流比、5种龙卷风的平移速度、4个模型方向角以及6个模型偏离龙卷风移动路径的距离,研究不同移动工况下建筑物表面风压及风力系数的分布特性。结果表明,与静止龙卷风工况相比,在具有较大平移速度的龙卷风作用下,建筑表面的风压系数及风力系数在时程曲线中的变化梯度较小处均值不变,在变化梯度较大处均值减小,极值随移动速度的增加而减小;模型偏移龙卷风移动路径的距离越大,风压系数及风力系数的幅值越小或先增加后减小。